家蚕是唯一高度驯化的经济昆虫，由其形成的产业具有重要的商业价值和文化价值。作为重要的模式昆虫和实验材料，深入研究家蚕基因结构与功能对蚕丝业的持续稳定发展具有重要意义。但是家蚕容易受到疾病和恶劣环境的影响，直接影响蚕茧的产量及质量。受到逆境胁迫时，生物就会失去活性氧代谢的平衡，导致机体氧化损伤和免疫系统被破坏。因此，消除高等生物体内过多的活性氧自由基能增强其抵御外界不良环境的能力，从而达到其免疫力提高的目的。所有的生物在漫长进化过程中，都形成了相应的一整套保护体系，即抗氧化系统。它可以随着环境条件的变化来相应的调整自身体内的代谢，直至遗传性也会发生相应改变，家蚕作为一类重要的经济昆虫和鳞翅目昆虫的代表同样也不例外。只有对家蚕抗氧化系统及其基因功能进行深入研究，才有可能育成抗性较强的家蚕品种，同时也可为研究其他鳞翅目昆虫和害虫的生物防治提供重要的的分子基础。本研究基于家蚕9倍基因组数据、EST数据和基因芯片数据，通过生物信息分析方法对家蚕抗氧化基因进行注释、进化和表达分析，并对家蚕BmPrx4基因进行克隆、表达模式、酶活测定和组织定位研究。本研究得到的结果如下：1.基于家蚕基因组数据和EST数据，对抗氧化基因在家蚕基因组中含有的数目、基因的结构、染色体分布情况及亚细胞定位预测进行鉴定和分析，分析比较了家蚕抗氧化基因与其它四种昆虫（如蜜蜂、果蝇、按蚊和赤拟谷盗）抗氧化基因的系统发生关系。结果表明家蚕基因组中共含有50个抗氧化基因，这些基因可以分为9个亚家族，其中SOD、GPX、TPX、TRXR、TRX、GRX、MSR亚家族基因以直系同源的形式是较保守的，并且这些亚家族内的直系同源基因几乎都有相同的亚细胞定位。因此，这五大类昆虫中含有的Sod、Gpx、Tpx、Trxr、Trx、Grx和Msr基因的数目基本相同，只有CAT和HPX亚家族基因在家蚕中出现物种特异性扩增现象。并通过对BmCat4基因的系统发生分析、信号肽预测、跨膜结构域预测、UTR区域分析、基因结构分析及测序分析，结果表明BmCat4基因是真正的家蚕Cat基因，而不是在家蚕基因组测序时混入的细菌等一些微生物的基因，并且它编码的蛋白很有可能是一类分泌型蛋白，这在昆虫中含有分泌型的CAT蛋白是不常见的。2.基于EST数据和基因芯片数据，对家蚕抗氧化基因的转录活性与表达模式进行分析，并利用RT-PCR技术和5龄3天大造幼虫各组织cDNA为模板，对抗氧化基因在各个组织中的表达情况进行检测。结果发现家蚕50个抗氧化基因中有42个具有EST序列。其中39个家蚕抗氧化基因有探针数据，有24个基因的表达信号值至少在一个组织中大于400。其它的18个基因用RT-PCR技术来检测基因的表达情况。我们发现大多数抗氧化基因表现出组织特异性表达模式（例如，发生物种特异性扩增的家蚕Hpx基因主要在丝腺中表达，它们可能在丝蛋白大量合成的过程中可以维持细胞的氧化还原平衡），只有少数基因为组成型表达。3.基于家蚕基因组数据，对抗氧化基因BmPrx4设计候选的特异性引物，成功克隆了其全长CDNA序列，并对其进行序列分析。结果显示在家蚕基因组中共含有5个BmPrx基因，只有BmPrx4基因含有21个氨基酸编码的信号肽。该基因的ORF框为744bp，编码248个氨基酸，预测的蛋白质等电点为6.51，分子量大小为27.87kDa。该基因由两个内含子和三个外显子组成，外显子与内含子的边界符合GT-AG规则。4.基于BmPrx4基因可能会被高温、低温和桑叶中的次级代谢物质所诱导，利用qRT-PCR技术对BmPrx4在大造5龄3天幼虫脂肪体、精巢组织和正蚕中的诱导情况进行检测。结果表明家蚕BmPrx4基因在大造5龄3天幼虫脂肪体和精巢中都可以被高温和低温所诱导，并且在精巢中被诱导的效果更明显一些。此外，家蚕BmPrx4基因也会被槲皮素所诱导，并且随着槲皮素浓度的加大，BmPrx4基因被诱导的越明显，且短时间处理比长期处理的诱导效果要好一些。5.将BmPrx4基因在大肠杆菌表达系统中进行体外表达，利用含组氨酸标签的柱子纯化目的蛋白，并利用纯化的蛋白进行酶活测定。另外，将纯化的蛋白注射到小鼠体内，得到多克隆抗体。结果发现家蚕BmPRX4蛋白是一种硫醇依赖型蛋白，并且随着BmPRX4蛋白浓度的增加和反应时间的延长，BmPRX4蛋白还原H2O2的能力也会增强。通过制备的抗体与重组蛋白相互免疫印迹反应可以发现，杂交出来后是一条明亮的单一条带，这说明制备的抗体是特异性的，可用于后续实验。6.利用RT-PCR和Western blotting方法，对家蚕BmPrx4基因在各个组织和不同发育阶段的表达模式进行研究，结果发现家蚕BmPrx4基因在各个组织和不同发育阶段均有转录和翻译水平的表达。这就说明家蚕BmPrx4基因可能是一个看家型基因。另外，在哺乳动物中研究表明，PRX4蛋白是一类分泌型蛋白[1]。同样的，我们观察到BmPrx4基因不但含有信号肽，而且在家蚕的血清中也有分布，这就表明BmPRX4蛋白在家蚕中也可能是一类分泌型蛋白。7.应用免疫组化的方法，对BmPrx4基因在家蚕头中进行组织定位。结果发现BmPRX4蛋白在家蚕的神经、脑和嗅觉器官都有表达。由于机体内的神经系统富含极易被氧化的脂肪酸和含量相对较低的抗氧化剂，因此神经系统是最容易受到氧化损伤的组织，可以推断BmPrx4基因可能在保护家蚕的神经、脑和嗅觉器官免受氧化损害方面发挥着重要作用。通过本课题的开展，从基因组水平上研究了家蚕基因组中含有抗氧化基因的数目以及与其它四大类昆虫抗氧化基因的相互进化关系，并在分子水平上研究了抗氧化基因在家蚕各个组织中的表达模式，这就为了解抗氧化基因在家蚕甚至昆虫中的进化地位和功能多样性提供理论基础和分子依据。同时，我们还对家蚕基因组中保守性较高的一个基因（BmPrx4基因）进行表达模式、酶活测定和组织定位研究，这就为研究家蚕其它的看家型基因的功能提供有用的信息。此外，还为有效的防治农业及森林害虫提供有利线索。